[發明專利]基于量子加密的軌道交通信號系統及通信方法

在審

• 申請號: 202010572666.X
• 申請日: 2020-06-22
• 公開（公告）號: CN111669274A
• 公開（公告）日: 2020-09-15
• 發明（設計）人: 張宗席;車秀斌;鞠永杰;劉磊
• 申請（專利權）人: 山東鼎訊富欣軌道交通系統技術有限公司
• 主分類號: H04L9/08
• 分類號: H04L9/08;H04B10/70
• 代理公司: 北京華際知識產權代理有限公司 11676
• 代理人: 褚慶森

本發明的基于量子加密的軌道交通信號系統，軌道交通信號系統的數據通信子系統的兩端均設置有通信終端、業務路由器、量子加密路由器和量子秘鑰分發終端，兩量子秘鑰分發終端經一條光纖相連接，通信終端與業務路由器、業務路由器與量子加密路由器、量子加密路由器與量子秘鑰分發終端均通信連接，兩業務路由器也通信連接。本發明的基于量子加密的軌道交通信號系統及通信方法，解決了軌道交通信號系統中控制數據傳輸過程未加密或者采用傳統加密技術所存在的秘鑰容易被破解和攻擊的技術問題，使用了不會竊取成功的量子技術來傳輸秘鑰，確保了信號系統中業務數據的高安全性。

技術領域

本發明涉及一種基于量子加密的軌道交通信號系統及通信方法，屬于軌道交通信號控制領域，更具體的說，主要在列車運行控制系統中保證業務數據傳輸的高安全性，不被破解、不受惡意攻擊等。使得列車控制安全信息的傳輸過程相較傳統技術具有更高級的完整性、機密性和不可否認性，從而確保信號系統整體更為可靠安全。

背景技術

在軌道交通領域中，信息傳輸類型較多，包含安全和非安全數據。目前已開通或者在建的軌道交通信號系統中，部分線路對列車運行控制數據通信未采取任何加密保護，部分采用常規的加密方式，但是經典密碼加密算法不屬于“絕對安全”的通信系統，隨著計算科技的發展，計算能力的提升使得經典密碼加密技術面臨越來越大的破解威脅，已不足于可靠地保障重要業務的通信安全。由于軌道交通涉及千萬普通民眾的日常出行，成為城市運行不可分割的一部分，對于信號系統的安全性有越來越高的要求，因此承載其業務數據的通信系統的網絡安全問題需要得到很好的解決。

發明內容

本發明為了克服上述技術問題的缺點，提供了一種基于量子加密的軌道交通信號系統及通信方法。

本發明的基于量子加密的軌道交通信號系統，包括設置于軌道交通信號系統的數據通信子系統一端的第一通信終端、第一業務路由器、第一量子加密路由器和第一量子秘鑰分發終端，以及設置于數據通信子系統另一端的第二通信終端、第二業務路由器、第二量子加密路由器和第二量子秘鑰分發終端；其特征在于：所述第一量子秘鑰分發終端與第二量子秘鑰分發終端經一條光纖形成的量子隧道相連接，量子秘鑰分發終端用于產生量子并經測量形成量子秘鑰；所述第一量子秘鑰分發終端與第一量子加密路由器通信連接，第二量子秘鑰分發終端與第二量子加密路由器通信連接，以實現量子秘鑰的傳輸；

所述第一通信終端與第一業務路由器通信連接，第二通信終端與第二業務路由器通信連接，以實現業務數據的傳輸；所述第一業務路由器與第一量子加密路由器通信連接，第二業務路由器與第二量子加密路由器通信連接，以實現業務數據及加密的業務數據的傳輸，量子加密路由器實現數據的加密和解密；所述第一業務路由器與第二業務路由器通信連接，以實現加密的業務數據的傳輸。

本發明的基于量子加密的軌道交通信號系統的通信方法，其特征在于，通過以下步驟來實現：

步驟①：第一量子分發秘鑰終端通過一對糾纏的量子將秘鑰傳輸給第二量子分發秘鑰終端；

步驟②：第一量子分發秘鑰終端將測量得到的量子秘鑰分發給第一量子加密路由器；

步驟③：第二量子分發秘鑰終端將測量得到的量子秘鑰分發給第二量子加密路由器；

步驟④：第一通信終端將業務數據發送給第一業務路由器；

步驟⑤：第一業務路由器將接收的業務數據發送給第一量子加密路由器；

步驟⑥：第一量子加密路由器將接收的業務數據通過量子秘鑰進行加密，形成加密的業務數據；并將加密的業務數據發送給第一業務路由器；

步驟⑦：第一業務路由器將接收的加密的業務數據發送給第二業務路由器；

步驟⑧：第二業務路由器將接收的加密的業務數據發送給第二量子加密路由器；第二量子加密路由器接收到加密的業務數據后，利用量子秘鑰將加密的業務數據進行解密還原為業務數據；